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4常规治疗设备

4.1除颤器

心脏是推动全身血液循环的器官。由于心脏的有节律的搏动，推动了血液从静脉，经过心房和心室，流入动脉，维持血液循环。完成心脏泵血功能的必要条件是心肌纤维的同步收缩。当心肌因种种原因不能同步收缩而代之以蠕动样颤动时，心脏的泵血功能就完全丧失，心房肌肉的颤动称为房颤，心室肌肉的颤动为室颤。

房颤时，心室的功能仍然正常，受到房颤的影响，心室的收缩频率增加而心律不规则。由于大部分血液是在心房收缩以前就被抽入到心室内，所以血液循环仍能继续，然而心室做功的效率大大降低，容易导致心肌衰竭。

室颤发生后心室不能泵血，血液循环停止，如不立即采取措施，病人在几分钟内就会死亡。而且室颤一旦发生，就不易自动消失。通常使用的除颤方法是电击除颤。电击除颤是利用足够大的电流流过心脏来刺激心肌，使所有的心肌细胞同时去极化，然后同时进入不应期，从而促使颤动的心肌恢复同步收缩状态，使心肌恢复正常。只有一定幅度和一定的持续时间的电流才能起到除颤作用。

电击除颤由除颤器完成，它产生足够大的电能量，通过除颤电极引入到病人的心脏，从而达到除颤目的。最初的除颤器〔1956〕可产生出60Hz的交流电流流过心脏，电流可大到15A，持续150ms。用这样的交流电流去电击心脏，使心脏重新同步，如不能恢复，则再次重复让这样的交流脉冲流过心脏，直到恢复心跳为止。

交流除颤器可以消除室颤，但无法消除房颤。此外，在它的最大输出时，除颤器变压器的输入端电流会高达90A，这会干扰连在同一电源线上的其它仪器的工作。交流除颤器现在已不再使用。

1962年末，BernardLown发明了直流除颤器并成功地用于临床，而且这种直流除颤方法一直沿用到现在。这种方法是先用直流电流对电容充电，达到较高的电压后再通过电极在病人的胸部快速放电，直流除颤器不仅能比交流除颤器更有效地去除室颤，而且也能用于消除房颤和其它类型的心律失常。对病人来说，其危害也比较小。直流除颤器自七十年代开始己在医院广泛普及。

除颤器是手术室和急救科的必备设备。现代直流除颤器可分为常规的和自动的，自动除颤器又可分为体外的和植入体内的。

4.1.1除颤器电路原理

直流除颤器的典型电路如图4.2所示。图中T为升压变压器，W为能量表，H为调压电位器，调节滑动臂的位置可改变电容器C的充电电压V，即改变电容器上充电的能量E。当

开关K2在位置1时，电源通过变压器和二极管D对电容器充电，电容器上储存的能量为

E=CV2/2。在大电流的情况下，人体的阻抗R可以认为是50Ω,所以当开关K2置于位置2时，组成了一个RLC二阶放电回路，电流通过手柄上的电极P1和P2向病人放电。根据H上滑动臂的位置，电容放电的能量可以是100至400W·S(J)，放电的有效部分在5-10毫秒左右，放电的能量为：

（4.1）

电感器的主要作用是为了防止在放电的起始阶段释放的电流过大或电压过高，从而降低峰值电压，但是尽管如此，直流除颤器在放电时的电压峰值仍可达到3kV以上。电路中R’的作用是机内放电，在实际除颤器中是必不可少的，因为有时对电容充电后可能不需要对病人放电，这时需要在机器内部将储存在电容器中的高压电能放掉以避免危险。由于R’R，所以在对病人放电时R’不会产生影响。

一般认为，对于单相除颤波形，大于400J的能量会造成心肌损伤，但实际上造成心肌损伤的是过高的电压或电流峰值，所以现代除颤器的设计者着力在保持足够能量的情况下，尽可能的降低峰值电压（电流）。

根据不同的设计，除颤器的输出波形可以有多种。图4.3中的曲线1是没有电感器的电容电阻放电波形，初始电压等于电容的充电电压，非常高；曲线2所示是经典的单峰波形输出（放电电路如图4.2所示），由于电感器的作用，输出电压峰值大大降低，根据元件参数不同输出波形可以是单相的或双相的。曲线3所示的是双峰波形，此放电电路中电感器有中心抽头，并有二个电容器，形成二套相互感应的L-C网络，起到了延迟作用，从波形上可以看出，放电主峰的时间延长了，但大大降低了峰值电压。而释放的能量与放电波形所包围的面积成正比，即释放相同的能量，双峰比单峰除颤器的除颤峰值电压要降低许多，但持续时间较长。根据同样理由，梯形波（方波，见图中的曲线4）在同样的能量释放时，它的峰值电压可以更低。用时间控制电路控制可控硅的通断，可以通过改变放电的